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硅溶胶在水性柳编漆中的应用

1. 前言
  中国是世界上最大的柳编基地,主要生产地主要分布在黄淮海地区,包括山东省莒南县、河东县、临沭县和郯城县,安徽省的阜南县,河南固始县,湖北省襄樊县等;其中山东省的柳编工艺品出口量占全国的80%。柳编制品属纯手工艺品,具有自然时尚、绿色环保的特点,深受世界各国人民的喜爱,畅销于欧美亚等世界各地,消费量日益增长。随着人们环保意识的增强,对柳编制品专用漆有了更高的要求,发达国家已经在环保法规中严格限制挥发性有机化合物的含量,并且目前的低、零VOC涂料备受消费者推崇。无机材料具有污染小、成本低、硬度高、耐老化、耐溶剂、资源丰富等优点,同时具有成膜性差等缺点[1]。因此无机材料和有机材料进行复合使用,具有附着力好、耐水性好、透气透湿性高、抗粘连性、力学性能好等优点[2]。本文探索用无机硅溶胶与有机乳液进行混拼复合,来提高涂膜的抗粘连性、耐沾污性、耐擦洗性和耐水性等性能,同时降低成本。

2. 实验部分
2.1 实验材料:
  成膜物质:苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、硅溶胶。颜填料:轻质碳酸钙、重质碳酸钙、立德粉、、锐钛型钛白粉(多种)。助剂:防腐剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、防冻剂等。
2.2实验仪器:
  高速分散机,反射率测定仪,斯托默粘度仪,最低成膜温度仪, BYK光泽测定仪,BYK刮板细度计,恒温箱。
2.3配方设计:
2.3.1柳编底漆(哑光,按质量分数‰):
  水240-250,乙二醇8-10,分散剂6-8,消泡剂0.5-1,防腐剂0.5-1,锐钛型钛白40-60,轻钙240-250,重钙120-130,滑石粉60-80,250HBR(2%水溶液)50-60,苯丙乳液100-110,醇酯3-5,消泡剂0.5-1,250HBR(2%水溶液)50-60,氨水(28%)0.5-1,硅溶胶30-50,增白剂1-2,添香剂0.1,适量低剪切HASE增稠剂,适量高、中剪切HASE增稠剂。
2.3.2柳编面漆(哑光,按质量分数‰):
  水200-250,乙二醇10-15,分散剂5-7,消泡剂0.5-1,防腐剂0.5-1,锐钛型钛白15-20,立德粉100-150,轻钙240-250,滑石粉30-50,250HBR(2%水溶液)50-60,苯丙乳液150-200,醇酯4-6,250HBR(2%水溶液)120-130,氨水(28%)0.5-1,硅溶胶30-50,增白剂1-2,添香剂0.1,ASE、HEUR增稠剂适量。
2.3.3柳编清漆(高光,按质量分数‰):
  苯丙乳液700-800,乙二醇10-15,水150-180,醇酯20-24,消泡剂1-1.5,防腐剂0.5-1,添香剂0.1,多功能助剂0.5-1,硅溶胶50-80,ASE增稠剂适量。
2.4性能测试:检测结果均符合或优于表1各项指标。
3. 结果讨论
3.1硅溶胶对柳编漆耐水性的影响
  在CNCIA-HG/T 0002-2009标准中只对水性柳编清漆提出了耐水性的要求,本文探索用硅溶胶来提高清漆的耐水性。因为硅溶胶粒径一般为5-80nm,细颗粒的二氧化硅具有较高活性,能与某些无机盐和金属氧化物生成新的硅酸盐无机高分子化合物,并硬化成膜,此无机涂膜致密具有不可回复性,抗水性好。且硅溶胶能通过毛细管渗透到基材的内部,阻塞微细的毛细管,防止水分子的渗透,使耐水性提高[3]。但是硅溶胶与有机高聚物乳液物理混溶后,乳液中的有机高分子均匀的分布在“硅-氧-硅”无机涂层的间隙中[4],导致涂膜表面的不平整性增加,对光易形成散射,从而光泽降低。

3.2硅溶胶对柳编漆初期抗粘连性和高温抗回粘性的影响
  在CNCIA-HG/T 0002-2009标准中没有提及水性柳编漆的初期抗粘连性和高温抗回粘的影响,但在实际应用时,提高初期抗粘连性可以极大缩短施工的时间,增加施工效率;改善高温抗回粘性,可以有效避免环境温度高时涂膜的回粘弊病。为了保证在室温或低温下形成连续的涂膜,有机乳液的Tg越高,所需要的成膜助剂的量越大,这样就造成了VOC含量的增加;有机乳液的Tg越低,成膜后在温度稍高的情况下就会回粘,同时抗粘连性越差。为了降低VOC,选择Tg低的乳液,为了提高初期抗粘连性和抗高温回粘性,混拼一定的硅溶胶。针对清漆、面漆、底漆进行探索,硅溶胶的添加量对上述性能的影响基本相同。


3.3硅溶胶对柳编漆耐沾污性的影响
  上述提及到的改善涂膜的高温抗回粘性可以在一方面反映涂膜的耐沾污性能,这项指标没有标准可循,但在实际应用过程中同样要考虑此问题。很多柳编制品作为装饰和果篮、菜篮等生活用具,好的耐沾污性能也是十分必要的。对清漆、底漆、面漆进行实验,参照GB/T 9755-2001 合成树脂乳液外墙涂料标准及其检测方法,进行衡量耐沾污性。3.3硅溶胶对柳编漆耐沾污性的影响
  上述提及到的改善涂膜的高温抗回粘性可以在一方面反映涂膜的耐沾污性能,这项指标没有标准可循,但在实际应用过程中同样要考虑此问题。很多柳编制品作为装饰和果篮、菜篮等生活用具,好的耐沾污性能也是十分必要的。对清漆、底漆、面漆进行实验,参照GB/T 9755-2001 合成树脂乳液外墙涂料标准及其检测方法,进行衡量耐沾污性。

 

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